試題PAGE1試題2024北京朝陽高二（下）期末物理2024.7（考試時間90分鐘滿分100分）第一部分（選擇題共42分）一、單項選擇題（共10個小題，每小題3分。在每小題列出的四個選項中，只有一個選項符合題意）1．關于分子動理論，下列說法正確的是A．布朗運動就是液體分子的無規則運動B．溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志C．分子間的作用力總是隨著分子間距增大而增大D．當分子力表現為斥力時，分子勢能隨分子間距離的減小而減小2．以下現象能顯著說明光具有波動性的是A．肥皂泡在陽光下出現彩色條紋B．水中的氣泡看上去特別明亮C．白光經過三棱鏡后得到彩色圖樣D．用紫外線照射鋅板，使電子從鋅板表面逸出3．如圖所示為氫原子能級示意圖。現有大量氫原子處于n＝4能級上，已知可見光的光子能量范圍是1.64eV～3.11eV，下列說法正確的是A．這些原子躍遷過程中最多可輻射4種頻率的光子B．從n＝4能級躍遷到n＝1能級，氫原子的能量增加C．D．n＝4能級的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量4．在光電效應實驗中，小明用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線（甲、乙、丙），如圖所示。下列說法正確的是A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．甲光的強度大于丙光的強度C．乙光所對應的截止頻率大于丙光的截止頻率D．甲光對應的光電子最大初動能大于乙光的光電子最大初動能5．如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態a開始，先后經歷等容、等溫、等壓三個過程，經過狀態b和c，再回到狀態a。下列說法正確的是A．狀態a的溫度比狀態b的溫度高B．狀態a到狀態b的過程中氣體的分子數密度增加C．狀態b到狀態c的過程中外界對氣體做功D．狀態c到狀態a的過程中氣體向外界放熱6．如圖所示是主動降噪耳機的工作原理圖。在耳機內設有麥克風，用來收集環境中的噪聲信號，在此基礎上，耳機的處理器產生與環境噪聲相位相反的反噪聲波來抵消噪聲。下列說法正確的是A．主動降噪利用了聲波的衍射B．反噪聲波頻率和噪聲波頻率可以不同C．理想情況下，反噪聲波和噪聲波振幅相同D．主動降噪耳機可以使進入耳膜的聲波頻率變小7．如圖所示，由甲、乙兩種單色光組成的一束光，從一根長直的光纖端面以45°射入，兩種單色光均在側面發生全反射，則可以準確判斷出A．光纖對甲光的折射率大于對乙光的折射率B．在光纖中甲光的速度大于乙光的速度C．甲光和乙光同時從光纖的另一端面射出D．用同一雙縫干涉裝置看到甲光的條紋間距比乙光的小8．如圖甲所示，一單擺做小角度擺動。從某次擺球由左向右通過平衡位置開始計時，畫出它的振動圖像如圖乙所示。忽略空氣阻力，g取10m/s2。下列說法正確的是A．此單擺的擺長約為2mB．此單擺的振幅為4cmC．從0.5s到1.0s的過程中，擺球的動能逐漸減小D．從0.5s到1.0s的過程中，擺球所受合力的沖量方向水平向右9．在運用動量定理處理二維運動時，可以在相互垂直的兩個方向上分別研究。某同學某次練習乒乓球削球時，乒乓球與豎直方向成37°落下，在與球拍接觸時，球拍保持水平且向右運動，如圖所示。已知球與球拍接觸時間極短，接觸前后球豎直方向速度大小不變，球與球拍之間的動摩擦因數為0.25，sin37°＝0.6。球可視為質點，不計空氣阻力及球的重力。則球離開球拍時速度與豎直方向夾角θ的正切值為A．0.25B．0.5C．0.75D．110．可變差動變壓器(LVDT)是一種常用的直線位移傳感器，簡化模型如圖所示。它內部主要結構包括一個初級線圈和一對匝數相等的次級線圈，初級線圈位于中間，次級線圈則沿相反方向串聯，對稱纏繞在初級線圈的兩側；導磁鐵芯可以在空心管（圖中未畫出）中移動，連接到要測量位移的物體上，初始時鐵芯恰好位于空心管的中央，運動中鐵芯始終有一端在副線圈中。在ab端輸入有效值為U1的正弦式交變電壓，cd端輸出電壓的有效值記為U2，則A．鐵芯從中央位置開始向上移動時，U2增加B．鐵芯從中央位置開始的移動量越大，U2越小C．鐵芯向上移動一定距離后，若增大U1，U2會減小D．可變差動變壓器無法反映物體的運動方向多項選擇題（共3個小題，每小題4分。在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題意的，全部選對得4分，選對但不全得3分，錯選不得分）11．蹦極是一項深受年輕人喜愛的極限運動，某游客身系彈性繩從高空P點自由下落，將蹦極過程簡化為人沿豎直方向的運動，如圖所示。從彈性繩恰好伸直，到人第一次下降至最低點的過程中，若忽略空氣阻力影響，下列說法正確的是A．彈性繩對人的沖量始終豎直向上B．彈性繩恰好伸直時，人的動量最大C．彈性繩對人的沖量大于重力對人的沖量D．在最低點時，彈性繩對人的拉力等于人的重力12．如圖所示，理想變壓器的原線圈接在220eq\r(2)sin100πt（V）的交流電源上，副線圈與滑動變阻器R相連，原、副線圈匝數之比為4:1，此時滑動變阻器滑片處于中間位置且接入電路的阻值為55Ω。若交流電壓表、電流表均為理想電表。下列說法正確的是A．電壓表的示數為55VB．電流表的示數為4AC．通過R的交變電流的頻率是100HzD．滑動變阻器的滑片向上滑動，變壓器的輸入功率減小如圖甲所示，某同學手持細棒抖動彩帶的端點O使其在豎直方向上做簡諧運動，在彩帶上形成的波可以看做沿x軸正方向傳播的簡諧波。在xO＝0和xP＝0.9m處的兩個質點O、P的振動圖像如圖乙所示，則A．該波的傳播速度大小可能為3m/sB．波由質點O傳到質點P的時間可能為0.1sC．在0~0.6s時間內，質點O通過的路程為24cmD．質點P振動的位移—時間關系為y＝4sin5πt(cm)第二部分本部分共6題，共58分。14．（8分）（1）①在“測量玻璃的折射率”實驗中，在白紙上放好玻璃磚，aa′和bb′分別是玻璃磚與空氣的兩個界面且相互平行，如圖1所示。在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2，用“＋”表示大頭針的位置，然后在另一側透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針P3和P4。下列說法正確的是___________。A．P4需擋住P3及P1、P2的像B．為減小作圖誤差，P3和P4的距離應適當大一些C．為減小實驗誤差，玻璃磚的寬度應適當大一些D．光可能在bb′發生全發射，導致觀察不到P1、P2的像②在該實驗中，根據界面aa′測得的入射角θ1和折射角θ2的正弦值畫出了圖2所示圖像，從圖像可知該玻璃磚的折射率為___________。（2）甲同學用學過的“插針法”測量透明半圓柱玻璃磚折射率。他每次使入射光線跟玻璃磚的直徑平面垂直，O為玻璃磚截面的圓心，P1P2表示入射光線，P3P4表示經過玻璃磚后的出射光線。下列四幅圖中，插針合理且能準確測出折射率的是________。（3）乙同學將透明半圓柱玻璃磚放在水平面上,如圖3所示。用一束激光垂直于玻璃磚直徑平面射入圓心O，以O為轉軸在水平面內緩慢轉動玻璃磚，當轉過角度θ時，在玻璃磚平面一側恰看不到出射光線。則該玻璃的折射率n=_______。15.（10分）某研究小組用圖1所示的裝置進行“用單擺測量重力加速度”的實驗。（1）用游標卡尺測量擺球直徑，如圖2所示，則擺球的直徑d＝mm。甲同學測得擺長為l，記錄下擺球n次全振動的時間為t，可以測得重力加速度g＝________（用l、n、t、π表示）。為提高測量準確度，乙同學多次改變單擺的擺長l并測得相應的周期T，他根據測量數據畫出如圖3所示的T2-l圖像，根據圖線上任意兩點A、B的坐標（l1，T12）、（l2，T22），可求得重力加速度g＝________（用l1、T1、l2、T2、π表示）；該圖像不過原點的原因可能是________。A．測周期時，將49次全振動記為50次B．測周期時，將50次全振動記為49次C．測擺長時，直接將懸點到小球上端的距離記為擺長D．測擺長時，直接將懸點到小球下端的距離記為擺長（4）丙同學為了研究“單擺做簡諧運動的周期與重力加速度的定量關系”，在伽利略用斜面“沖淡”重力思想的啟發下，創設了“重力加速度”可以人為調節的實驗環境：如圖4所示，在水平地面上固定一傾角θ可調的光滑斜面，把擺線固定于斜面上的O點，使擺線平行于斜面。拉開擺球至A點，靜止釋放后，擺球在ABC之間做簡諧運動，測得擺角為α、擺球的擺動周期為T。多次改變斜面的傾角θ，重復實驗，記錄θ、α和T，為了能方便準確地利用圖像處理數據進而獲得結論，應繪制________圖像（寫出圖像的縱坐標-橫坐標）。16．（9分）如圖所示，某小型交流發電機內的矩形金屬線圈ABCD的面積S=0.1m2，匝數n=100，線圈的總電阻r=10Ω，線圈所處磁場可視為勻強磁場，磁感應強度大小B=0.1T。線圈通過滑環和電刷與阻值R=90Ω的定值電阻連接。現使線圈繞軸OO?勻速轉動，角速度為ω=300rad/s。（1）從中性面開始計時，寫出線圈中電流瞬時值的表達式；（2）求線圈轉動1min過程中電阻R上產生的熱量Q；（3）求線圈從中性面位置轉過90°的過程中，通過電阻R的電荷量q。17．（9分）在同一豎直平面內，兩個大小相同的小球A、B懸掛于同一高度；靜止時小球恰能接觸且懸線平行，如圖所示。現將A球從最低點拉起高度h并由靜止釋放，在最低點與B球發生正碰。已知A球的質量為m，重力加速度為g，不計小球半徑和空氣阻力。（1）若B球的質量也為m且將左側涂膠，A、B兩球碰后粘在一起。求：a.碰后瞬間兩球的速度大小v；b.碰撞過程中損失的機械能?E。（2）若將B球換成質量不同的小鋼球，重復上述實驗，兩球發生彈性碰撞且碰后兩球上升的最大高度相同，求B球的質量mB。

18.（10分）簡諧運動是最簡單、最基本的振動，復雜的振動往往可以看作多個簡諧運動的疊加。（1）如圖1所示，固定在豎直圓盤上的小球A隨著圓盤以角速度ω沿順時針方向做半徑為R的勻速圓周運動。用豎直向下的平行光照射小球A，在圓盤下方的屏上可以觀察到小球A在x方向上的“影子”的運動，開始計時時小球A在圓盤最上端。請根據簡諧運動的運動學特征（即做簡諧運動的物體的位移x與運動時間t滿足正弦函數規律），證明：小球A的“影子”以圓盤圓心在屏上的投影點O為平衡位置做簡諧運動。（2）科幻小說《地心游記》中假想鑿通一條貫穿地心的極窄且光滑的隧道，人可以通過該隧道直通地球彼岸。為簡化研究，質量為M、半徑為R的地球視為質量分布均勻的球體，已知質量均勻分布的球殼內的質點所受萬有引力的合力為零，萬有引力常量為G。不計空氣阻力。a.如圖2所示，以地心O為原點，沿隧道方向建立x軸，請根據簡諧運動的動力學特征（即做簡諧運動的物體所受的力與它偏離平衡位置的位移的大小成正比，并總是指向平衡位置）證明：質量為m的質點從靜止開始落入隧道后在隧道內做簡諧運動；b.根據（1）中關于勻速圓周運動與簡諧運動的關系，計算a問中質點通過隧道所用的時間t0。19．（12分）碰撞、反沖是十分普遍的現象，通過對這些現象的研究能了解微觀粒子的結構與性質。在物理學史上，用α粒子散射實驗估測了原子核的半徑。如圖1所示，一個從很遠處以速度v0運動的α粒子與金原子核發生正碰，可認為金原子核始終靜止，α粒子離金原子核最近的距離等于金原子核的半徑。已知α粒子的質量為m，電荷量為2e，金原子核的質量為M，電荷量為79e，取無窮遠電勢為零，兩點電荷q1、q2相距為r時的電勢能表達式為。估算金原子核的半徑r0。從微觀角度看，氣體對容器的壓強是大量氣體分子對器壁的碰撞引起的。如圖2所示，正方體容器內密封著一定質量的理想氣體。每個氣體分子的質量為m，單位體積內分子數量n為恒量，已知該理想氣體分子平均動能(T為熱力學溫度)。為簡化問題，我們假定：分子大小可以忽略，速率均為v且與器壁各面碰撞的機會均等，氣體分子與器壁垂直碰撞且無能量損失。證明：該理想氣體的壓強。根據玻爾原子理論，一個靜止氫原子從n=2能級(E2=－3.4eV)向基態(E1=－13.6eV)躍遷的過程中會輻射出一個光子，它的頻率ν0滿足：hν0=E2－E1。某同學提出質疑：向外輻射的光子具有動量p=eq\f(h,λ)，根據動量守恒定律，氫原子會發生反沖而具有動能，因此需對求解的頻率ν0進行修正。已知氫原子質量為m且mc2≈9.3×108eV，請結合數據推導說明“在氫原子輻射問題中忽略原子反沖動能”的合理性。（考生務必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無效）

參考答案第一部分（選擇題共42分）一、單項選擇題（每小題3分）12345678910BACBDCBBAA二、多項選擇題（每小題4分）111213ACADAC第二部分（非選擇題共58分）14．（8分每問2分）（1）①ABC②1.5（2）C（3）eq\f(1,sinθ)15．（10分每問2分）（1）10.6（2）eq\f(4π2n2l,t2)（3）eq\f(4π2(l2－l1),T22－T12)；C（4）T2-或T-16．（9分）（1）線圈中電動勢最大值Em＝nBSω＝300V，電流最大值Im＝eq\f(Em,R＋r)＝3A，電流瞬時值的表達式i＝Imsinωt＝3sin300t(A)（3分）（2）該交流電的有效值I＝eq\f(Im,eq\r(2))，1min內電阻產生焦耳熱Q＝I2Rt＝2.43×104J（3分）（3）該過程中，電量。（3分）17．（9分）（1）a.根據機械能守恒，有mgh＝eq\F(1,2)mv02兩球發生完全非彈性碰撞，有mv0＝(m＋m)v解得v＝eq\F(eq\r(2gh),2)（3分）b.損失的機械能?E＝eq\F(1,2)mv02－eq\F(1,2)(m＋m)v2解得?E＝eq\F(1,2)mgh（2分）（2）設碰前A速度為v0，根據碰撞前后動量守恒和機械能守恒，有mAv0＝mAvA＋mBvBeq\F(1,2)mAv02＝eq\F(1,2)mAvA2＋eq\F(1,2)mBvB2碰后兩個小球上升的最大高度相同，說明碰后兩球速度大小相等且方向相反，即滿足vA=﹣vB，解得mB＝3m。（4分）18．（10分）（1）以小球A在圓盤最上端的時刻作為計時起點，則小球A在x軸上的投影點偏離O點的位移隨時間變化的關系為：x=Rsinωt所以小球在屏上投影的運動為簡諧運動。（2分）a.與地心O相距x處，質點所受的萬有引力大小F＝Geq\F(Mxm,x2)，其中Mx＝(eq\F(x3,R3))M，整理得到：F＝Geq\F(Mm,R3)x＝kx，方向指向地心O，與質點振動位移方向相反，即質點在隧道內做簡諧振動。（4分）b.假設有一質量為m的質點P繞地心O做周期為T的勻速圓周運動，它的投影與a問中質點做簡諧運動一致。P在投影方向的回復力大小為：F回=meq\F(4π2,T2)Rcosωt①又因為x=Rcosωt②，聯立①②可得F回=meq\F(4π2,T2)x③由于a問中F回=Geq\F(Mm,R3)x④，聯立③④可得T=2πeq\r(eq\f(R3,GM))